Facultad de Ciencias e Ingeniería
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Item Análisis y estabilización de taludes de macizos rocosos y depósitos sedimentarios de la carretera Huallanca - Caraz(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2025-01-15) Gálvez Barrantes, Héctor Manuel; Zavala Rosell, Guillermo JoséLa presente tesis comprende la caracterización, análisis y diseño de medidas de estabilización de tres sectores críticos, presentes en tramos específicos de la carretera Huallanca - Caraz, cuyos taludes están conformados por macizos rocosos y material sedimentario. El trabajo determina las características geotécnicas y geomecánicas de los taludes, a fin de evaluar su comportamiento actual y potencial vulnerabilidad. La problemática establece que los tres sectores críticos tienen en común presentar potenciales problemas de deslizamiento y una cinemática desfavorable por fallar planar. Como sustento teórico se introduce la definición de los modelos constitutivos más apropiados para determinar los parámetros de resistencia de los materiales analizados. Para realizar el análisis geomecánico de los macizos rocosos se describe el criterio generalizado de Hoek - Brown, el cual define una envolvente de falla no lineal. Además, se introduce el desarrollo de las clasificaciones geomecánicas tales como el RMR, SMR y GSI a fin de cuantificar la calidad del macizo rocoso. Para definir la cinemática de los macizos rocosos se realizaron los análisis estereográficos de las familias de discontinuidades de cada sector, cuyos resultados concluyeron una falla predominante tipo planar. La resistencia a lo largo de las discontinuidades de la falla planar se cuantificó por medio del criterio de Barton - Choubey. En el caso de los taludes constituidos por material sedimentario se utilizó el modelo constitutivo de Mohr - Coulomb, el cual es aplicado para determinar los parámetros de resistencia de los suelos. Con esta base teórica, se determinó la vulnerabilidad de cada macizo rocoso considerando el método exacto de la cuña para el análisis de fallas locales. Para analizar las fallas globales, en todos los sectores, se consideró el método de dovelas, según el criterio de Spencer. Después de demostrar potenciales fallas en los taludes se definieron y se diseñaron los sistemas de contención más convenientes a fin de especificar factores de seguridad superiores a los mínimos normativos. De esta manera se concluye que un sector crítico se define como un tramo de vía cuya hidrogeología y características geomecánicas desfavorables generarán inestabilidad afectando la transitabilidad de la vía. Estabilizar taludes de un sector crítico implica analizar qué criterio de falla modela adecuadamente los estados tensionales del material constituyente y su resistencia al corte. Además, fue importante determinar la geometría de la falla predominante a fin de definir qué método de equilibrio límite se ajusta a la cinemática del talud. Finalmente, se concluye que la medida de estabilización adoptada en cada sector inestable deberá mitigar la ocurrencia de fallas locales y globales, de tal manera de permitir transitabilidad a la vía a lo largo de la vida útil del proyecto.Item Comparación del pavimento permeable con los pavimentos rígidos y flexibles para la mejora del drenaje en el estacionamiento del aeropuerto de Jauja(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-06-27) Artica Salazar, Deyvi Jhonathan; De La Cruz Cruz, Josue Aldair; Zavala Rosell, Guillermo JoséEn la presente tesis de investigación, se identificó un problema medioambiental causado por el tipo de drenaje que se tiene en los pavimentos rígidos y flexibles. Como solución se propone los pavimentos permeables que son parte de la filosofía SuDS. Para poder verificar que el pavimento permeable es viable se desarrolló puntos claves de comparación con los pavimentos rígidos y flexibles en el estacionamiento del aeropuerto de Jauja. Algunos datos tomados en consideración fueron extraídos de tesis con investigaciones similares, para así poder determinar cuál de estos tres pavimentos es el más adecuado para el lugar de estudio. Se empezó revisando los conceptos y características de cada pavimento. Una vez completados todos los conceptos, se pasó a diseñar cada tipo de pavimento basándonos en la Norma AASHTO 93 y ACI 330R - 08. Una vez realizado el diseño, se procedió a evaluar los valores obtenidos de acuerdo a los valores mínimos que nos brinda cada norma para poder tener los espesores correctos. Además, se determinaron puntos de comparación como, por ejemplo, mantenimiento, costos, reciclabilidad, resistencia a la compresión y flexión, entre otros para los tres tipos de pavimento. Estos criterios se evaluaron de acuerdo a un método de puntuación estructurado por los autores, donde se le asignan puntajes a cada pavimento. Estos criterios, a la vez, tiene un peso ponderado según su importancia. Finalmente, se logró determinar qué tipo de pavimento es el que se adecúa mejor a este estacionamiento, obteniendo al pavimento permeable como la mejor opción para dicho lugar. De esta manera se logró evaluar las hipótesis que se planteó.Item Análisis de la influencia de la ejecución de pantallas para proyecto de soterramiento de la autopista A5 en Madrid(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-01-10) Obregón Cuzcano, Jesús Francisco; Zavala Rosell, Guillermo JoséLa construcción en las ciudades más grandes del mundo ha ido creciendo año a año, por lo que la necesidad de obras de gran envergadura que faciliten la comunicación en dichas ciudades es de vital importancia para su crecimiento. Bajo esta premisa, se pueden ver grandes construcciones y nuevos proyectos que se tiene para la ciudad de Madrid, los cuales se emplazan en zonas densamente pobladas. Estas zonas pueden ser afectadas por la ejecución de dichas obras, ya sea por las maquinarias que se utilicen o el mismo proceso constructivo. Por esta razón, en la presente tesis, se abarca el análisis de las afecciones que puede ocasionar la obra “Soterramiento de la Autovía A5” en una edificación aledaña a esta. Para evaluar dichas afecciones se propone un plan de auscultación para evitar infortunios como pérdidas humanas y económicas, en el cual se abarca un estudio previo y continuo de las edificaciones, basado en visitas a la edificación en cuestión; además de un control topográfico que indique los movimientos de la edificación en todas las fases del proceso constructivo de la obra. Los datos tomados de dicho control se comparan con un pronóstico de movimientos, el cual es obtenido de la ponderación de una serie de escenarios propuestos en Plaxis, donde se varía las propiedades del suelo. Se propone una serie de umbrales de control, los cuales son rangos que indican las actuaciones que se deben tomar a partir de los movimientos de la edificación. Finalmente, en las conclusiones se indica que el factor más influyente en la modelización de los escenarios en el módulo de elasticidad, el cual debe corroborarse con muestras in situ para validar el estudio.Item Evaluación de la influencia de la interacción suelo-estructura en el margen de seguridad estructural de un pórtico 2D sobre zapatas superficiales en arenas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-08-31) Valdivia Ruiz, Luis Alberto; Zavala Rosell, Guillermo José; Pando López, Miguel ÁngelActualmente, la omisión de las deformaciones del suelo durante el proceso de análisis estructural de edificaciones se ha convertido en una práctica usual en el Perú que desestima el efecto de la ISE en el margen de seguridad de los elementos estructurales diseñados. Esto se debe a que la fundación usualmente es modelada como nodos sin libertad de movimiento, hecho que puede concluir en un diseño poco conservador. El objetivo de esta investigación es determinar el impacto de la ISE en el margen de seguridad de los elementos estructurales de un pórtico de 4 niveles, diseñado de forma convencional y cimentado sobre arena medianamente densa a densa. La tesis se sustenta en el comportamiento compresible del suelo, descrito inicialmente por Kondner (1963) mediante una relación hiperbólica entre el asentamiento y el esfuerzo aplicado en una zapata, y el procedimiento metodológico desarrollado por Picón & Ruiz (2019), que introduce la ISE en un pórtico plano en base a estudios de Li & Liu (2012) y el método de Winkler (1867). La metodología utilizada insertó la ISE en un pórtico diseñado frente a cargas de gravedad mediante dos procedimientos independientes, un proceso sistematizado de aplicación de ISE y una progresión creciente de distorsiones angulares aplicadas sobre la zapata más cargada. Por último, el impacto de la interacción fue determinado tras analizar la variación de parámetros de seguridad de flexión, corte y carga axial (RM, RV y RP) entre los estados inicial y final. En conclusión, en relación al primer procedimiento, la ISE resulta determinante en la integridad estructural a flexión de las vigas del pórtico analizado en particular, asimismo, el impacto crítico del fenómeno es más evidente al término del segundo procedimiento, donde α2=1/500 disminuye de forma alarmante el margen de seguridad.Item Análisis dinámico de una presa de relaves del tipo eje central en FLAC2D – Caso estudio(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-03-12) Torres Quiroz, Paola; Zavala Rosell, Guillermo JoséEl objetivo principal del estudio es evaluar el comportamiento de una presa de relaves con recrecimientos del tipo eje central ante la solicitación de cargas sísmicas. La presa alcanzará aproximadamente 90 m de altura, estará cimentada directamente en roca competente y estará conformada por una presa de arranque y cinco recrecimientos. La principal razón de realizar este análisis fue la de verificar la respuesta de la presa ante la ocurrencia del fenómeno de licuefacción en los relaves ubicados aguas arriba del eje de la presa, de modo tal que la contención de los relaves no se vea comprometida ante un evento sísmico. Para lograr el objetivo del estudio se realizó un análisis de deformaciones permanentes inducidas por sismo en el programa de diferencias finitas FLAC 8.0, utilizando modelos constitutivos no lineales como UBCHYST y PM4Silt. Para este fin fue necesaria la ejecución de un programa completo de ensayos especiales para los relaves que serán descargados en el depósito. Además, se utilizaron tres registros sísmicos de terremotos ocurridos en el Perú: (1) Lima, 1974; (2) Moquegua 2001 y (3) Pisco, 2007. Estos registros fueron ajustados al espectro del sismo MCE de acuerdo a los criterios de diseño de la presa. Para la configuración final de la presa se obtuvieron desplazamientos horizontales en la cresta de 0,30 a 1,00 m, y verticales entre 0,50 a 0,80 m. En los bancos intermedios los desplazamientos horizontales estuvieron en el rango de 0,60 a 1,00 m, y los verticales en el rango de 0,20 a 0,30 m. Estos resultados indicarían que podría haber deslizamientos superficiales en los bancos de la presa ante la ocurrencia del evento sísmico de diseño, por lo que será necesario realizar trabajos de remediación locales. Además, no se observan deformaciones cortantes en el cuerpo de la presa que indique la generación de un mecanismo de falla global hacia aguas arriba o agua abajo de la presa. Finalmente, y de acuerdo a los criterios de análisis considerados, se espera que no haya pérdida en la contención de los relaves ante la ocurrencia del sismo de diseño. Adicionalmente, se verificó el comportamiento postsismo de la presa considerando la reducción de la resistencia en las zonas de relaves licuadas, sin embargo, no se obtuvieron deformaciones significativas adicionales a las generadas por el sismo.Item Análisis comparativo de cimentación profunda de un centro comercial con pilotes excavados y micropilotes(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-07-02) Cépeda Alcázar, Diego Elías; Zavala Rosell, Guillermo JoséDos de las opciones de cimentaciones profundas más usadas para la transferencia de cargas a suelos de bajos esfuerzos admisibles son: los pilotes excavados y los micropilotes. Las dos opciones tienen diferencias en su capacidad estructural individual, en los materiales usados y en los procedimientos de construcción. Dichas diferencias tienen un impacto en el costo directo y en el plazo de ejecución de dichas opciones de cimentación profundas. El objetivo principal de esta tesis es hacer una comparación técnica, del costo directo, y de los tiempos de ejecución, y en base a ello obtener la opción de cimentación profunda más eficiente para una zapata del centro comercial de la ciudad de Tumbes. La metodología de la presente tesis plantea un análisis comparativo entre las dos opciones basadas en los resultados obtenidos del diseño estructural, geotécnico y de su incidencia en el costo directo y plazo de ejecución. Se identifica un perfil estratigráfico para la zapata más cargada que incluye suelos arcillosos y arenosos de bajos esfuerzos admisibles, los cuales según el análisis de licuefacción son licuables hasta una profundidad de 13.3 metros con respecto del nivel del terreno. Esta condición implica que se debe de utilizar cimentaciones profundas para cimentar la estructura. Utilizando las solicitaciones de carga vertical de la estructura, se diseñó la cimentación profunda de una zapata utilizando las siguientes dos opciones: pilotes excavados y micropilotes. Con el diseño se obtuvo los costos y tiempos de ejecución de cada solución. Las partidas más importantes son la perforación, el suministro y colocación del concreto y mortero, y el suministro y colocación de la armadura. El análisis comparativo realizado indica que el diseño con pilotes excavados es 61.6% menos costoso que el diseño con micropilotes e implica un plazo de ejecución 30.8% más corto que la opción de cimentación con micropilotes. Por lo tanto, dicha opción de cimentación profunda es más eficiente y se deberá hacer uso para cimentar las zapatas del proyecto.